Agrupación de Masa y Fuerza: Una Mejora Esencial a la Discretización Intrínseca de Elementos Finitos de Viga
Autores: Wang, Jiachen; Zhou, Zhou
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Agrupación de Masa y Fuerza: Una Mejora Esencial a la Discretización Intrínseca de Elementos Finitos de Viga
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Aplicación novedosa
Técnica de agrupamiento de masa y fuerza
Discretización por elementos finitos
Modelo de sistema aeroelástico
Método de discretización por diferencias centrales
Sistema lineal en espacio de estados
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta la nueva aplicación de la técnica de agrupamiento de masa y fuerza para mejorar la discretización por elementos finitos de la formulación de vigas completamente intrínseca. En nuestro modelo de sistema aeroelástico, se incorporaron aerodinámicas no estacionarias en 2-D junto con cálculos simples para el empuje y la gravedad. A través del método de discretización de diferencias centrales, se examinó a fondo el sistema discretizado, arrojando luz sobre las ventajas del enfoque de agrupamiento de masa y fuerza. Con el uso de un método de agrupamiento de primer orden, reconstruimos con éxito las matrices de inercia, fuerzas externas y momentos. Las ecuaciones resultantes están estructuradas de manera más sistemática, facilitando la extracción de un sistema lineal de espacio de estados regular utilizando el método de reducción de índice directo después de la linealización. Los resultados numéricos confirman además que las técnicas propuestas pueden capturar efectivamente la dinámica no lineal de los sistemas aeroelásticos, permitiendo la reconstrucción de ecuaciones y conduciendo a beneficios significativos en la reducción del orden del sistema y el análisis dinámico de vuelo.
Descripción
Este documento presenta la nueva aplicación de la técnica de agrupamiento de masa y fuerza para mejorar la discretización por elementos finitos de la formulación de vigas completamente intrínseca. En nuestro modelo de sistema aeroelástico, se incorporaron aerodinámicas no estacionarias en 2-D junto con cálculos simples para el empuje y la gravedad. A través del método de discretización de diferencias centrales, se examinó a fondo el sistema discretizado, arrojando luz sobre las ventajas del enfoque de agrupamiento de masa y fuerza. Con el uso de un método de agrupamiento de primer orden, reconstruimos con éxito las matrices de inercia, fuerzas externas y momentos. Las ecuaciones resultantes están estructuradas de manera más sistemática, facilitando la extracción de un sistema lineal de espacio de estados regular utilizando el método de reducción de índice directo después de la linealización. Los resultados numéricos confirman además que las técnicas propuestas pueden capturar efectivamente la dinámica no lineal de los sistemas aeroelásticos, permitiendo la reconstrucción de ecuaciones y conduciendo a beneficios significativos en la reducción del orden del sistema y el análisis dinámico de vuelo.